JPS593459A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複写機、情報記録装置等の画像形成機器に適用
される乾式現像装置に関し、更に詳しくは現像剤支持部
材表面を粗面化し、常に良好な画像を提供する現像装置
に関するものである。

従来−成分磁性トナーを使用する現像方法としては、米
国特許第３，９０９，２５８号明細書等に開示されてい
る導電性磁性トナーによる現像方法が知られており、又
、広く用いられている。しかし、かかる現像方法におい
ては、トナーは本質的に導電性である事が必要であり、
導電性トナーは、潜像保持部材上のトナー像を最終画像
支持部材（例えば普通紙等）に電界を利用して転写する
事が困難であった。

そこで、本件出願人は、先に従来の一成分磁性トナーに
よる現像方法の、かかる欠点を解消する新規な現像方法
を提案した（例えば特開昭５５−１８６５６号及び５５
−１８６５９号等）。これは、内部に磁石を有する円筒
状の現像剤支持部材上に絶縁性磁性トナーを均一に塗布
し、これを潜像保持部材に接触させることなく対向せし
め現像するものである。この時、現像剤支持部材と、潜
像保持部材の基盤導体との間に低周波交番重、圧を印加
し、トナーを現像剤支持部利と潜像保持部材の間で往フ
゛ 復運動させることにより地力／りのないかつ階調性の再
現にすぐれ、画像端部の細りのない良好な現像を行庁う
ことができる。この現像方法ではトナーは絶縁体である
ため転写が容易である。

かかる現像方法においては、トナーを現像剤支持部材上
に均一に塗布することがきわめて重要である。すなわち
現像支持部材上のトナ一層が過剰に厚く彦ると、トナー
が潜像保持部材にこすり伺けられるばかりで々く、現像
剤支持部材との摩擦によるトナーの岸擦帯゛亀も不十分
になり易く、一方、トナー像がうすくなると、現像に供
されるトナーの量が不足するため、現像像の濃度が不満
足なものとなる。

現像剤支持部材上に均一なトナ一層を形成する方法とし
ては、第１図及び第２図に示すようなトナー容器出口に
塗布用のグレードを用いる方法がある。

ブ 第１図に示すものは、ゴム等の弾性ｌレード１ａを現像
剤支持部利２に圧接し、これによってトナ一層３の厚み
を規制するものである。

第２図に示すものは現像剤支持部材２に内接された固定
磁石４の１つの磁極Ｎｕに対向する位置に、７′ 磁性体より成るグレード１を設け、該磁極と磁性ブ 体ｊレード間の磁力線に沿ってトナー３を穂立させ、こ
れを１”レード先端のエツジ部で切ることにより磁力の
作用を利用して、トナ一層の厚みを規制するものである
（例えば特開昭５４−４３０３７号参照）。

これらの方法により現像剤支持部材２上に、はぼ均一な
トナ一層３をつくることが可能となった。

しかし実用上長期にわたって、均一なトナ一層を上記現
像剤支持体上に安定に形成することが困難な場合も実験
上見出された。殊にいちじるしく流動性、の悪いトナー
を用いた場合、又は凝集を生じたトナーを用いた場合等
には、均一なトナ一層をつくることが一層困難となり易
かった、現像剤支持部材２（以下スリーブと称す）上の
トナーの層厚にムラがあると顕画像にムラを生じ良好な
画像を望めない。

この人う対策として非常に有効な方法として、本件出願
人は、さらに新規な現像装置を提案した（特開昭５６−
１１３１７２号）。これは、上記スリーブ面のその移動
方向に沿って、凹凸を設けることにより、塗布ムラを防
止するものである。スリーブ面の、その移動方向に沿っ
ての凹凸がムラに対して有効な理由は、スリーブ面とト
ナー間の摩擦フ゛ 力が増えてスリップがしづらくなりｌレードからのトナ
ーの押し出し力が安定したこと、及び、スフ°。

リープ周方向の凹凸によってｌレード上流部のトナー溜
りに周期的な微振動が与えられ、トナー塊がほぐされて
、トナーがさらさらの状態になったためと考えられる。

例えば、上記スリーブとして、ステンレス（ＳＵＳ３０
４）スリーブ上に、粒度＃６００の不定形粒子でサンド
ゲラスト処理をした表面粗面化スリーブを用いて、画出
し耐久を行なったところ１、ムラは発生しなかった。

ところが、この現像器を使って連続的に画像出しを行っ
たところ、以下の現象が発生した。

（１）　　極端にトナー消費量の少ない白地の多い原稿
のコピーを３０（）〜５００枚続けたところ、画像濃度
りは１１から０９へと低下していた。

（２）画像濃度が低下した現像器で連続的に黒地コピー
（全面黒）をしだところ、３０〜５０枚続けたところか
ら画像濃度が１．１に回復し、始めだ。

そこで、まず上記（１）の画像濃度の低下したスリーブ
表面のトナーの粒径を測定したところ粒径１〜５μのト
ナーが主体であり、ホツノく一内のトナー（平均粒径８
〜１３μ）と較べて明らかに粒径が小さくなっており、
このトナー粒径の変化によって画像濃度の変化が起こる
ことが解った。これは、トナーがスリーブとの摩擦によ
って電荷を与えられると、トナーは鏡映力によってスリ
ーブ上に吸引するが、このとき微小トナー（１〜５μ）
の方が平均的なトナー（８〜１３／Ｉ）より吸引力が太
きいため、微小トナーがスリーブ表面に薄くコーティン
グされてしまうからである１、このため、最も現像に富
力する５μ以上のトナーはスリーブとの摩擦が充分に行
なわれず、電荷を付与され力い。

このことにより画像濃度は徐々に低下する。微小トナー
の鏡映力によるスリーブコーティングを抑えるためには
スリーブ表面を絶縁性にするとよいことがわかった。

本発明の目的は、上記従来の欠点を解消し、現像剤支持
部材表面に常に安定した一様なムラのない現像剤薄層を
形成し得るように改善［７た現像装置を提供することに
ある。。

この目的を達成する本発明とは、内部に磁界発生手段を
不する現像剤支持部材上に現像剤厚み規制部材によって
一成分磁性現像剤を塗布し、これを潜像保持部材に対向
させて潜像を現像する装置において、上記現像剤支持部
材の表面を高分子物質の層より形成し、かつその表面を
凹凸にした現像装置である。このように現像剤支持部材
の表面に微細な凹凸を設けることにより、現像剤の搬送
性の向上及び一様コーティングの安定性を図ヤ、かつ高
分子物質の表面層とすること妃より、トナーの粒径の変
化による画像濃度の変化を防止し、長期に亘って安定し
た高性能を発揮し得る現像装置を提供するものである。

以下図面に基づいて本発明の実施例を詳述する。

〔実施例−１〕 この実施例に用いる現像器としては第３図に示すものを
用いた。第２図と同一の部材には同一の番号を符しであ
る。マグネットロール４の磁極の強さはＮ＋　””８２
０　ｇａｕｓｓ　＋　Ｓｔ　”’８２０　ｇａｕｓｓ　
、　Ｎｔ＝８ｍ＝＝−Ｎｌ　＝＝　Ｓｍ　＝　５００　
ｇｎｕｓｓとした。スリーブ２とトラフ”１ ム５との間隙を０．２５　ｉｎ　＋スリーブ２とグレー
ド１との間隙を０．２藺に保持してスリーブとドラムの
間隔よりも薄いトナ一層を形成した。またバイアス電源
６として、Ａ　Ｃ１７ｉ：Ｄ　Ｃを重畳させたものを用
い、Ｖｐｐ（ピークやツー・ピーク）＝１３００Ｖｌｆ
−１０００Ｈｚ　＋　ＤＣ＝＋　１００　（Ｖ）として
ジャンピング現像を行ない、毎分３０枚のスピードで複
写処理を行った。

スリーブ２はステンレス（ＳＵＳ）あるいはアルミニウ
ム製で、その表面に高分子物質の薄層２ａを塗布した。

塗布方法としてはディピング法を用いた。高分子物質と
してはフォトエツチング可能々ものならば良く、その例
として例えば重クロム酸・水溶性の混合物、ポリケイ皮
酸ビニル系組成物、還化ゴム・アジド系組成物などがあ
る。これらの物質に紫外線を照射することによって凹凸
を形成する。本実施例においては重クロム酸・水溶性の
混合物を用いて薄層２ａを形成し、その表面に凹凸を形
成した。

上記構成の現像装置を用いて実際に潜像面の現像処理を
行ったところ、スリーブ面のトナーコーティングは非常
に良好であり、塗布ムラは生じなかった。更に上記スリ
ーブで５万枚画像形成を行ったところ、常時良好な画像
が得られ、画像濃度の低下も無かった。これはスリーブ
表面が高分子物質によって絶縁化していることによって
画像濃度低下を防止しているからである。

〔実施例−２〕 スリーブ表面に高分子物質で凹凸を形成する他の方法に
ついて次に述べる。

スリーブ（金属）上に光導電物質の薄膜をディピング法
で形成し、更に熱軟化フィルム（プラスチック）を塗布
する。その表面圧全面一様に電荷を与えた後に光導電物
質を加熱軟化させると、表面の熱軟化フィルムが凹凸に
なる。その後冷却して、凹凸を固定する。こうして作っ
たスリーブを用いても実施例−１と同様の効果が得られ
た。

〔実施例−３〕 スリーブ表面に高分子物質で凹凸を形成させるその他の
方法として、スリーブ上にナイロン、テトロン等一般の
プラスチックを塗布し、熱を加えて凹凸を形成する方法
があろう　この方法によれば、スリーブ表面の高分子物
質として、摩擦帯電系列でトナーを潜像電荷とは逆極性
に帯電させる材質を自由に選択できる。そのためトナー
にトリボ電荷を常に安定して与えることができ、濃度低
下を生ずることが々い。

スリーブ表面に高分子物質で凹凸を形成する他の方法と
してサンド・ブラスト方法によるものがある。これは、
スリーブ上に高分子物質を塗布し、その後ブラスト粒子
として例えばガラスピーズ、炭化ケイ素（ＳＩＣ）　＋
　ＡＩ！’＊Ｏｓ　ｌ　５ｌｏｔ　＋　Ｆｅ會Ｏｓ　＋
　ＴＩＯ雪を用いてブラスト処理により凹凸を形成する
ものである。この実施例では、ＳＩＣの＃８００の砥粒
を用い、吹きつけノズル径ｄ　７　ｙ　＋距離１００問
＋空気圧３ｋｇ／ｃｄで約３０秒サンドブラスト処理を
行った。

こうして得たスリーブによって現像処理を行なったとこ
ろ、実施例−１と同様スリーブ上の塗布ムラもなく、画
像濃度の低下も生じなかった。

〔実施例−５〕 前記第３図の実施例装置を用い、紫外線照射の強さを変
えたり、照射時間を変えたり、加熱の強さ又は時間を変
えたり、砥粒の径を変えたり［７て、スリーブ表面の粗
さｄを０．０５〜メμにして実験を行った。その結果、
０１μ以下では粗さが充分でないためにトナーがスリー
ブ上をスリップしてトナーの均一コートが行なわれずム
ラを発生した。

更に８μ以上ではムラの発生は全く無くスリーブの表面
が粗過ぎてトナーはスリーブ上でスリップすることはな
いが、スリーブ上の凹の部分にトナーが入り込むだめス
リーブとの摩擦が不充分となって、トナーに電荷を与え
ず、トナーの現像能力が無くなり、画像濃度の低い顕画
像しか得られなか−）た。又、特に有効な表面粗さは０
．３〜３．０μであり、凹凸のピッチＰは２〜５０μ好
寸しくは５〜３０μであった。

なお上記実験では、トナーとしてポリエチレン１００重
量部に対して、磁性粉７０部・荷電制御剤２部を配合し
、最終的にシリカを１％外添し７た圧力定着用トナーを
用いた。因みに用いる磁性トナーの平均粒径は５〜３０
μ好ましくは５〜１５／Ｉである。

更に第３図に示した現像装置のように、トナ一層３の厚
さはスリーブ２と感光ドラム５との間隔（例えば１００
μ〜５００μ）よりも薄く（５０〜３００μ）Ｋｆｉ制
し、スリーブ２・ドラム５間に交番電圧Ｖを印加し７て
両者間でトナーを往復動させて現像する装置にあっては
、表面粗さが４μ以七になるとトナーが四方に飛び散り
、画像再現性がＩ４くなる現象が確められた。これはス
リーブ２とドラム５間にかけた交番電界が凸部に集中し
、トナーが電。

界の強い方に引き寄せられてし捷うからである。

従って上記の現像方法に本発明を適用する場合には、表
面粗さｄｆｏ、１〜４μとすることが好適である。

また−上記スリーブｒよ、ランダムな凹凸が全域にわた
って形成されているため、一義的に表面粗さを表現する
ことは雛かしいが、−例として表面をテイラーホブソン
社、あるいは小板研究所等で発売している微小表面粗さ
計により測定すると、第４図のような波形が得られ、表
面性の管理を行なうことができる。第４図で平均粗さＲ
ｚ　＝　１．５μ、ピッチ＝１９μである。

ここで表面粗さは、ＪＩＳＩＯ点平均あらさくＲ，）（
ＪＩＳ　　ＢＯ６０１）によるものである。すなわち第
５図に示すように、断面極線から基準長さｌだけ抜き取
った部分の平均線Ａに平行々直線で高い方から３番目の
山ＩＩＩ（図中■で示す）を通るものと深い方から３番
目の谷底（図中■′で示す）を通るものの、２直線の間
隔をマイクロメータ（μｍ）で表わしたもので、基準長
さｌ＝０．２５藺とした。

また、ピッチは、凸部が両側の凹部に対して０１μ以上
の高さのものを一つの山として数え、基準長さ０．２５
１ｍの中にある山の数により、下記のように求めた。

２５０（μ）／２５０ｔμ）に含まれる山の数（μ）以
上述べたように、本発明では現像剤支持部材の表面を高
分子物質の層より形成し、かつその表面を凹凸にしたこ
とにより、長期にわたって高性能を発揮し得る現像装置
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の現像装置の断面図、第３図は
本発明の一実施例を適用した現像装置の断面図、第４図
はスリーブ表面の粗さを測定した波形図、第５図は表面
粗さとピッチの定義説明図である。 図において ブ ト・・・・・磁性〆レード、２・・・・現像剤支持部材
、２ａ・・・・・高分子層、３・・・・・　トナ一層、
４・・・・・固定磁石、５・・・・　ドラム、６・・・
・・・　バイアス電源、を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）内部に磁界発生手段を有する現像剤支持部材上に
   現像剤の厚み規制部材によって一成分磁性現像剤を塗布
   し、これを潜像保持部材に対向させて潜像を現像する装
   置において、上記現像剤支持部材の表面を高分子物質の
   層より形成し、かつその表面を凹凸にしたことを特徴と
   する現像装置。 （２）　　上記高分子物質の表の凹凸をフォト・エツチ
   ングによって形成することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の現像装置。 （３）上記高分子物質の表面の凹凸を砥粒によるサンド
   ・プラスト処理によって形成することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の現像装置。 （４）上記高分子物質がトナーとの摩擦によりトナーを
   潜像電荷とは逆極性に帯電する物質がら々ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項
   に記載の現像装置。 （５）　　表面の凹凸のピッチＰ＝２〜５０μ、表面粗
   さｄ−０１〜８μの凹凸粗面となしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか１項に記載
   の現像装置。 （６）上記厚み規制部材が磁性ブレードであり、このブ
   レードに対向する位置に磁界発生手段が磁極を有すこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第５項のいずれ
   か１項に記載の現像装置。 （力　上記磁性ブレードで現像剤支持部材上の現像剤の
   厚みを現像剤支持部材と潜像保持部材上との間隙以下の
   厚みに規制することを特徴とする特許請求の範囲第６項
   記載の現像装置。 （８）現像剤層と潜像保持部材との空隙に交番電界を印
   加することを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の現
   像装置。 （９）　　現像剤支持部材表面の凹凸粗面の表面粗さｄ
   を０．１〜４０μとしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第８項記載の現像装置。